不同驅(qū)動(dòng)力分布構(gòu)型下移動(dòng)機(jī)器人控制研究.pdf

1、近幾年來(lái)，研究輪式機(jī)器人驅(qū)動(dòng)失效后的持續(xù)通過(guò)能力已成為移動(dòng)機(jī)器人控制領(lǐng)域的重要研究方向。本課題是在哈爾濱市科技創(chuàng)新人才研究專項(xiàng)資金項(xiàng)目：移動(dòng)機(jī)器人持續(xù)運(yùn)動(dòng)能力的容錯(cuò)運(yùn)動(dòng)特性研究的支持下，主要研究非平坦地面環(huán)境中機(jī)器人出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)失效故障而不能正常行駛后，依靠機(jī)器人自身的控制策略和構(gòu)型變換脫離困境保持一定級(jí)別的持續(xù)通過(guò)能力（行駛能力），完成機(jī)器人的移動(dòng)任務(wù)。
　　首先，在非平坦路面上，考慮到在驅(qū)動(dòng)輪失效的情況，剩下的驅(qū)動(dòng)輪有時(shí)仍然可以提

2、供充足的動(dòng)力使車體繼續(xù)移動(dòng)，為了使車體驅(qū)動(dòng)輪失效后可以繼續(xù)完成原定任務(wù)，需要對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)力分析以了解失效對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的影響。根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)失效情況，為了有效的利用驅(qū)動(dòng)失效后剩余驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力，對(duì)不同驅(qū)動(dòng)力分布情況提出變換構(gòu)型。通過(guò)基于二次規(guī)劃法優(yōu)化解得驅(qū)動(dòng)失效后的力平衡方程判斷此時(shí)崎嶇路面下移動(dòng)機(jī)器人的通過(guò)性，并針對(duì)不同情況對(duì)力平衡方程進(jìn)行MATLAB仿真。
　　其次，研究移動(dòng)機(jī)器人的非線性控制。因?yàn)榭紤]到移動(dòng)機(jī)器人在非平坦路面下

3、不可避免的打滑，這也使得系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型無(wú)法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確得出，所以需要考慮一種具有較好的魯棒性的非線性控制方法：利用反步法的思想，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人軌跡跟蹤的誤差微分方程進(jìn)行滑模變結(jié)構(gòu)控制，設(shè)計(jì)反饋控制律。
　　第三，采用雙目攝像機(jī)作為視覺(jué)傳感器，對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行控制。對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的上位機(jī)進(jìn)行視覺(jué)反饋設(shè)計(jì)，基于 LabVIEW軟件對(duì)雙目視覺(jué)的信息采集、分析進(jìn)行編程設(shè)計(jì)進(jìn)而結(jié)合滑模變結(jié)構(gòu)非線性控制理論得到的反饋控制律，根據(jù)不同車體構(gòu)型的情況下